基于ARM的海洋環(huán)境探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā).pdf

1、海洋環(huán)境資源智能監(jiān)測技術(shù)是海洋環(huán)境資源開發(fā)的重要組成部分和主要發(fā)展方向，是實現(xiàn)海洋環(huán)境實時監(jiān)測、資源探測、海洋災(zāi)害預(yù)警和防治等的重要手段，對于國民經(jīng)濟(jì)、國防安全具有重要的意義。但是在環(huán)境惡劣的海區(qū)，載人監(jiān)測船很難靠近進(jìn)行實地勘測。為了克服載人監(jiān)測船的缺陷，有必要開發(fā)一種智能化的海洋環(huán)境資源探測機(jī)器人。 本文研究基于ARM的海洋環(huán)境探測機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。半潛式海洋環(huán)境探測機(jī)器人系統(tǒng)基于GPS技術(shù)和GPRS無線通信技術(shù)，配備了

2、速度、攝像頭等傳感器，而且搭載了溫度、深度傳感器等海洋測量儀器設(shè)備，實現(xiàn)在遠(yuǎn)程控制中心對海洋環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測。 本系統(tǒng)是一個融合計算機(jī)、電子、通信技術(shù)的軟硬件綜合體。硬件平臺采用ARM9嵌入式微處理器。軟件平臺的核心，則是根據(jù)軟件設(shè)計的需求采用了嵌入式Linux操作系統(tǒng)。本文內(nèi)容主要涉及嵌入式Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)的移植，Linux下GPS、傳感器和基于V4L(Video For Linux)的圖像信息的采集，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)

3、的無線通信，以及基于VFH(Vector Field Histogram)的避障算法的改進(jìn)。 論文首先分析了國內(nèi)外海洋環(huán)境探測機(jī)器人的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。介紹了嵌入式系統(tǒng)，ARM處理器，GPS的原理以及GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然后，提出了環(huán)境探測機(jī)器人系統(tǒng)的軟硬件總體結(jié)構(gòu)，并逐步對硬件平臺和軟件模塊的設(shè)計進(jìn)行了選擇和細(xì)化。 軟件設(shè)計中，首先完成了嵌入式系統(tǒng)的交叉編譯環(huán)境搭建，然后完成了嵌入式Linux系統(tǒng)的內(nèi)核、文件系統(tǒng)的編譯和

4、移植工作。之后，編寫串口通信程序，對GPS和傳感器信息進(jìn)行采集和解析。同時，在嵌入式Linux系統(tǒng)中加載攝像頭驅(qū)動，并編寫基于V4L的圖像采集程序，實現(xiàn)圖像信息采集。最后，給出了嵌入式平臺上通過GPRS無線模塊接入網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方法，并編寫基于socket的網(wǎng)絡(luò)通信程序，實現(xiàn)機(jī)器人端與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺的實時通信。 同時，由于探測機(jī)器人必須在三維環(huán)境中進(jìn)行避障處理，所以本文在探測機(jī)器人上布置兩層聲納來獲取障礙物的三維信息，并提出一種改進(jìn)的